Ants have evolved to seek and retrieve food by leaving trails of pheromones. This mechanism has inspired several approaches to decentralized multi-robot coordination. However, in this paper, we show that pheromone trails are a fragile mechanism for coordination, and can be sabotaged to starve the colony. We introduce detractors: malicious agents that leave a misleading, but indistinguishable, trail of food pheromone to distract and trap cooperator ants in the nest. We analyze the effectiveness of detractors with respect to parameters such as evaporation rate of misleading pheromone and fraction of detractors in the colony. In addition, we propose a countermeasure to this attack by introducing a new type of pheromone: the cautionary pheromone. Cooperator ants secrete this type of pheromone atop existing food trails as a warning. When the cautionary pheromone intensity exceeds the food pheromone intensity, cooperator ants ignore overlapping food pheromone. We show that, despite its simplicity, this defense mechanism can limit, but not nullify, the effect of detractors. Ultimately, our work shows that pheromone-based coordination, while effective, is also fragile.


翻译:蚂蚁的进化是为了寻找和取回食物, 留下外激素的踪迹。 这个机制激励了分散化多机器人协调的几种方法。 但是, 在本文中, 我们显示, 外激素的踪迹是一个脆弱的协调机制, 可能会被破坏以饿死殖民地。 我们引入了诋毁者: 恶意的物剂, 留下一种误导, 但无法分辨的食物外激素的踪迹, 以转移食用激素的强度和陷阱操作器蚂蚁。 我们分析了诋毁者在诸如误导性外激素的蒸发率和聚居地消散器等参数方面的效力。 此外, 我们提出应对这一攻击的对策, 引入了新型的外激素: 警示性球素。 合作者蚂蚁们秘密了这种类型的外激素在现有的食物轨迹上可以分辨别出来。 当警示的外激素强度超过食物的强度时, Coopera ant 忽略了食物的重复的外激素。 我们表明, 尽管这个防御机制是简单的, 但也表明我们的工作效果是脆弱的, 。

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